一、課題綜述及研究意義

管道運輸是隨著天然氣、石油的開發應用，而形成的一種獨特運輸方式，這種運輸方式已經成為現代五大貨物運輸方式之一。管道運輸不受氣候因素限制，運送量大，可連續作業，成本低等優點。2004年，我國開展西氣東輸工程，管線全長3856 km，是一條長距離、大口徑、高壓力、大輸量的天然氣管線。2009 年底的西氣東輸二線工程完成，管線總長超一萬公里，是世界上最長的天然氣運輸管道。至此，我國西氣東輸管道網絡基本形成。

隨著輸氣管道業的快速發展，管道泄漏的問題日益嚴峻。引起管道泄漏的原因很多，包括管道自身因素和人為因素。管道自身因素包括管道服役時間過長、燃氣對管道腐蝕等因素。人為因素則有不法分子打孔偷盜等。管道發生泄漏，不及時處理，很容易發生火災、中毒、爆炸等惡性事故。管道泄漏給國家和企業帶來巨大的經濟損失。為了防止泄漏事故的發生，避免大量經濟損失，有效的打擊犯罪分子，通過科學手段開發一套具有實時性、連續性的輸氣管道泄漏監測系統才是當務之急，輸氣管道泄漏監測系統的開發在管道運輸領域具有重要的現實意義。

（1）輸氣管道泄漏監測系統的國外研究現狀

1979年，福田敏男教授提出了基于壓力梯度的時間序列分析的方法。此方法利用自回歸模型對壓力梯度進行統計分析，來檢測管道是否泄漏。

1988年，A.Benkherouf 提出了卡爾曼濾波器的方法，該方法可對管道中間狀態估計、跟蹤故障變化等。

2001年，Verde 運用了最小非線性度觀測器的方法，通過研究泄漏點的非線性方程關系來計算泄漏的位置。僅在實驗室完成了這個實驗。

2004年，DeFreitas提出了通過小波變換法來分析復雜的檢測信號，小波變換法彌補了傳統傅里葉變換法的缺點，可以對檢測信號進行去噪，繼而分析。

（2）輸氣管道泄漏監測系統的國內研究現狀

1997年，天津大學提出了采用結構模式的方法來識別分析管道負壓波，對檢測到的負壓波信號進行分段符號化的處理，送入模式識別及分類系統，采用模式剖析算法判斷泄漏是否發生。

2007年，張化光教授帶領課題組研究的課題“流體輸送管網的實時數據采集分析方法和高精度泄漏檢測定位技術”，與中石化、中石油合作，成功開發出了高精度的泄漏檢測產品。

    如今，管道檢測技術在我國已經日趨成熟，在相關研究人員的不懈努力下，越來越多切合實際情況的、高精度的檢測方法被研發出來。我國管道檢測技術走上了自主、創新、蓬勃發展的道路。

二、課題擬采取的研究方法和技術路線

研究方法：

本課題通過研究基于負壓波檢測的方法，依靠現代信號處理技術來提高泄漏檢測的靈敏度和漏點定位的精度，最后將虛擬儀器技術應用到實際的原油管道泄漏實時檢測及定位系統中。

技術路線：

簡述論證管道泄漏檢測方法，并確定選用負壓波檢測法。

系統硬件方案設計。如傳感器選型，單片機的最小系統設計，電源模塊設計以及與PC通信模塊設計。

系統軟件方案設計。通過虛擬儀器技術，在 LabVIEW 環境下完成系統軟件部分的設計，包括數據接收及存儲模塊，泄漏判斷及報警模塊，泄漏定位模塊，網絡校時模塊等。

三、主要參考文獻

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二、畢業設計（論文）工作實施計劃www.628tf.com

（一）畢業設計（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應達到的水平與結果

理論分析設計：

1、系統設計方案的分析論證；

2、上位機管理平臺的基本功能設計。

硬件設計要求：

1、確定要選擇的器件及其類型；

2、繪制出詳細的硬件結構框圖與原理圖。

軟件設計要求：

1、配合硬件設計實現最優化設計；

2、繪制程序流程框圖。